0 引言
    本設(shè)計為參加院電子制作比賽而做,。其設(shè)計的基本要求是：制作一個簡易多功能計數(shù)器,，能夠接收函數(shù)信號發(fā)生器產(chǎn)生的信號，實現(xiàn)周期測量,、頻率測量和時間間隔測量的功能,。具體有以下3項要求。
    (1)可以用鍵盤選擇周期測量,、頻率測量和時間間隔測量,；
    (2)周期、時間間隔測量為0．1 ms～1 s,，誤差≤1％,；
    (3)頻率測量為1 Hz～200 kHz，誤差≤1％,。

1 方案設(shè)計與論證
1．1 頻率測量模塊實現(xiàn)方法
    方案一：直接測頻法
    直接測頻法是把被測頻率信號經(jīng)脈沖形成電路后加到閘門的一個輸入端,，只有在閘門開通時間t(以秒計)內(nèi)，被計數(shù)的脈沖送到十進(jìn)制計數(shù)器進(jìn)行計數(shù),。設(shè)計數(shù)器的值為N,，由頻率定義式可以計算得到被測信號頻率為f=N／t。經(jīng)分析,，本測量在低頻段的相對測量誤差較大,。增大t可以提高測量精度，但在低頻段測量精度難以得到滿意的結(jié)果,。
    方案二：高精度測頻法
    圖1預(yù)置門控信號,、基準(zhǔn)信號Fs、待測信號將待測信號和基準(zhǔn)信號分別看做被抽樣信號及抽樣脈沖,，根據(jù)數(shù)字信號處理的理論,，若對待測信號的觀察時間tw加大可減少待測信號頻域分析時高頻分量的損失,，可以更完整的重構(gòu)信號。當(dāng)提高基準(zhǔn)信號的頻率,，即加大信號的觀察時間，能夠大大降低誤差,，對高頻段信號比較適用,。

    以上2種方案中，方案一立足于頻率基本定義,，方案二可以用單片機(jī)軟硬結(jié)合方便地完成浮點數(shù)的數(shù)學(xué)運算,，實現(xiàn)高精度測量。故本設(shè)計選用方案一,。
1．2 周期測量
   由于周期為頻率倒數(shù),，故測周期與測頻率類似。
1．3 時間間隔測量
   可利用單片機(jī)定時計算2次脈沖時間差,。

2 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計
2．1 電路方框圖及說明
    本設(shè)計采用模塊化設(shè)計,，電路構(gòu)成如圖2所示。主要包括：信號處理電路完成對被測信號的處理整形,，控制電路完成對頻率,、周期、時間間隔測量的控制,，整個系統(tǒng)采用凌陽單片機(jī)實現(xiàn)對被測信號和溫度測量的控制,，顯示部分采用液晶顯示，還具有發(fā)聲功能,。

2．2 單元電路設(shè)計
2．2．1 基準(zhǔn)12 MHz信號源電路
    采用12 MHz晶體振蕩器及反相器構(gòu)成,，如圖3所示。

2．2．2 計數(shù)器電源電路
    電源電路采用LM7805構(gòu)成,，如圖4所示,。

2．2．3 頻率測量電路
    設(shè)測得頻率為Fi，標(biāo)準(zhǔn)頻率為Fs,，在一次測量中預(yù)置門時間為tw,，被測信號計數(shù)值為Ni，標(biāo)推頻率信號計數(shù)值為Ns,，由于分頻比相同,，故：
  
    顯然只需利用單片機(jī)統(tǒng)計觸發(fā)數(shù)目即可。
2．2．4 溫度測量
    本電路采用溫度傳感器DS18B20構(gòu)成,，如圖5所示,。DS18820自動將溫度信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，再送單片機(jī)處理,。

2．2．5 按鍵及液晶顯示電路
    液晶采用凌陽501液晶,，內(nèi)置驅(qū)動,。按鍵、液晶顯示與單片機(jī)的連接見圖6,。
2．2．6 音頻輸出電路
    由于凌陽單片機(jī)自帶2路D／A轉(zhuǎn)換通道,，且最小系統(tǒng)板上集成了功放，故本方案直接利用軟件控制發(fā)音轉(zhuǎn)換電路,。

3 軟件設(shè)計
    主程序流程圖見圖7,。初始化后，先進(jìn)行按鍵掃描,，當(dāng)功能選擇確定時,，即進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并送LCD顯示器顯示,。

4 系統(tǒng)測試及整機(jī)指標(biāo)
    測試條件：室溫,，實驗室環(huán)境。
    測試儀器：TFG2001B型數(shù)字合成信號發(fā)生器(0．4～40 MHz),。測試結(jié)果見表1～表3,。

    從測試結(jié)果可以看出，各項指標(biāo)完全滿足設(shè)計的要求,。

5 結(jié)語
    由于SPCE061A的時鐘最高可達(dá)49 MHz,，32個I／O口，而且具有一定的語音處理功能,，這些都為實現(xiàn)電路提供了非常便利的條件：
    (1)量程的切換,，一般會采用模擬開關(guān)或繼電器來控制，我們在這里只需要幾個I／O口即可實現(xiàn)該功能不需要外加任何電路,，控制簡單,、節(jié)省成本；
    (2)SPCE061A有豐富的時基中斷,，我們可以采用4096Hz實現(xiàn)低頻標(biāo)準(zhǔn)頻率,，程序簡單而且精度高；
    (3)SPCE061A定時器可以采用外部時鐘源計數(shù),，則為計算振蕩頻率提供了便利,，而且計算精度較高，控制簡單,；
    (4)SPCE061A具有語音處理功能,，可以非常輕松的加入語音播報功能，使整個設(shè)計更加智能,。
    本設(shè)計經(jīng)過實驗調(diào)試,，取得了較好的效果，實現(xiàn)了規(guī)定的各項功能。